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Une machine à rayons X compacte lance ses premiers feux

Accélérateur d’électrons de l’installation ThomX au laboratoire IJCLab de l’université Paris-Saclay. Cette machine prototype fait interagir un faisceau d’électrons avec un faisceau laser pour produire des rayons X.

A quelques pas des bords de l’Yvette, sur le campus d’Orsay (Essonne) de l’université Paris-Saclay, un bâtiment cylindrique coiffé d’un épais dôme de béton dépasse les laboratoires voisins du haut de ses 22 mètres. A l’intérieur de l’« Igloo », comme il est surnommé, une machine unique est en rodage. ThomX est la source de rayons X la plus brillante et la plus compacte au monde, occupant plus de 100 mètres carrés, soit environ un quart de l’Igloo.

L’instrument a de faux airs de modèle réduit de train électrique, avec sa forme circulaire et ses « rails » disposés à 1 mètre au-dessus du sol. Les « wagons » sont des électrons circulant dans des tubes, effectuant un tour du circuit de 18 mètres en 60 nanosecondes, à la vitesse de la lumière. La « gare » est une cavité faite de miroirs dans laquelle la lumière infrarouge d’un laser est amplifiée par des rebonds successifs afin de « percuter » les électrons à chacun de leur tour.

« On fait du billard », résume Nicolas Delerue, chercheur CNRS, l’un des responsables du projet depuis 2010, pour décrire l’effet physique dit « Thomson inverse ». Selon ce principe, lors de la collision avec les photons de la cavité, les électrons, comme des boules de billard, sont freinés et émettent des rayons X, envoyés vers une pièce voisine sur des cibles. Ces dernières pourraient être aussi bien des tableaux de maîtres ou des sculptures, dont on voudrait étudier l’origine des couleurs ou des matériaux, que des personnes ou des animaux pour de l’imagerie médicale ou des traitements thérapeutiques.

De nouvelles pistes thérapeutiques

ThomX est le fruit principalement d’une collaboration entre le Laboratoire de physique des deux infinis Irène-Joliot-Curie (IJCLab) de l’université Paris-Saclay, le synchrotron Soleil à Saclay, l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) à Grenoble, le Centre lasers intenses et applications (Celia) à Bordeaux et l’entreprise Thales, pour un budget d’environ 15 millions d’euros, selon son chef de projet, Kevin Dupraz, enseignant-chercheur à l’université Paris-Saclay. Le projet doit démontrer la faisabilité d’un nouvel équipement installable dans des laboratoires de musées ou dans des hôpitaux, comme nouvelle option face aux deux autres grandes manières de générer des rayons X.

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En médecine, ces derniers sont obtenus selon la méthode de leur découvreur, Wilhelm Röntgen, à la fin du XIXe siècle : un faisceau d’électrons accéléré par une forte tension heurte une feuille métallique, qui émet des photons, dans une large gamme d’énergie, qui traversent les tissus mous.

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